NORMALITET (KJEMI): HVA DEN BESTÅR AV OG EKSEMPLER - KJEMI

Det normale er et mål på konsentrasjonen som anvendes stadig sjeldnere, i oppløsningskjemi. Det indikerer hvor reaktiv løsningen av den oppløste arten er, snarere enn hvor høy eller fortynnet dens konsentrasjon er. Det uttrykkes som gramekvivalenter per liter oppløsning (ekv / l).

Mye forvirring og debatt har oppstått i litteraturen om begrepet 'ekvivalent', ettersom det varierer og har sin egen verdi for alle stoffer. Tilsvarende er ekvivalenter avhengig av den kjemiske reaksjonen som vurderes; Normalitet kan derfor ikke brukes vilkårlig eller globalt.

Kilde: Pexels

Av denne grunn har IUPAC anbefalt å slutte å bruke det for å uttrykke konsentrasjoner av løsninger.

Imidlertid brukes det fortsatt i syre-base-reaksjoner, mye brukt i volumetri. Dette er delvis fordi det, med tanke på ekvivalenter av en syre eller en base, gjør beregningene mye enklere; Videre oppfører syrer og baser seg alltid på samme måte mot alle scenarier: de frigjør eller aksepterer hydrogenioner, H ⁺ .

Hva er normalitet?

formler

Selv om normalitet ved sin definisjon kan generere forvirring, er det kort sagt ikke annet enn molaritet multiplisert med en ekvivalensfaktor:

N = nM

Hvor n er ekvivalensfaktoren og avhenger av den reaktive arten, samt reaksjonen den deltar i. Da man vet dens molaritet, M, kan dens normalitet beregnes ved enkel multiplikasjon.

Hvis derimot bare massen til reagenset er tilgjengelig, vil dens ekvivalentvekt bli brukt:

PE = PM / n

Hvor MW er molekylvekten. Når du har PE, og reaktantens masse, bare bruk en inndeling for å oppnå ekvivalenter som er tilgjengelige i reaksjonsmediet:

Ekv = g / PE

Og til slutt sier definisjonen av normalitet at den uttrykker gramekvivalenter (eller ekvivalenter) per liter løsning:

N = g / (PE ∙ V)

Hva er lik

N = Ekvivalent / V

Etter disse beregningene oppnås det hvor mange ekvivalenter den reaktive arten har per 1 liter løsning; eller, hvor mange mEq er det per 1 ml løsning.

ekvivalenter

Men hva er ekvivalentene? Det er delene som har felles sett med reaktive arter. Hva skjer for eksempel med syrer og baser når de reagerer? De frigjør eller aksepterer H ⁺ , uavhengig av om det er en hydracid (HCl, HF, etc.) eller en oksidsyre (H ₂ SO ₄ , HNO ₃ , H ₃ PO ₄ , etc.).

Molaritet diskriminerer ikke antall H som syren har i sin struktur, eller mengden H som en base kan godta; bare vurder hele settet i molekylvekt. Normalitet tar imidlertid hensyn til hvordan arten oppfører seg og derfor graden av reaktivitet.

Hvis en syre frigjør en H ⁺ , kan molekylært bare en base godta den; med andre ord, en ekvivalent reagerer alltid med en annen ekvivalent (OH, for baser). På samme måte, hvis en art donerer elektroner, må en annen art akseptere samme antall elektroner.

Det er her forenklingen av beregningene kommer fra: å vite antall ekvivalenter av en art, det er kjent nøyaktig hvor mange er ekvivalenter som reagerer fra den andre arten. Mens du bruker føflekker, må du overholde de støkiometriske koeffisientene til den kjemiske ligningen.

eksempler

syrer

Fra og med paret HF og H ₂ SO ₄ , for eksempel for å forklare de tilsvarende i deres nøytralisering reaksjon med NaOH:

HF + NaOH => NaF + H ₂ O

H ₂ SO ₄ + 2NaOH => Na ₂ SO ₄ + 2 H ₂ O

Å nøytralisere HF, blir ett mol av NaOH som er nødvendig, mens H- ₂ SO ₄ krever to mol base. Dette betyr at HF er mer reaktiv siden den trenger en mindre mengde base for nøytralisering. Hvorfor? Fordi HF har 1H (ett ekvivalent), og H ₂ SO ₄ 2H (to ekvivalenter).

Det er viktig å understreke at selv om HF, HCl, HI og HNO ₃ er "like reaktive" i henhold til normalitet, er arten av deres bindinger og derfor deres surhetsstyrke totalt forskjellige.

Når vi vet dette, kan normaliteten for enhver syre beregnes ved å multiplisere antall H med dens molaritet:

1 ∙ M = N (HF, HCl, CH ₃ COOH)

2 ∙ M = N (H ₂ SO ₄ , H ₂ SeO ₄ , H ₂ S)

H-reaksjon

Med H ₃ PO ₄ har du 3H, og derfor har den tre ekvivalenter. Imidlertid er det en mye svakere syre, slik at den ikke alltid frigjør hele H ^{+ -stoffet} .

Videre, i nærvær av en sterk base, reagerer ikke nødvendigvis alle dens H ⁺ ; Dette betyr at oppmerksomheten bør rettes mot reaksjonen der du deltar:

H ₃ PO ₄ + 2KOH => K ₂ HPO ₄ + 2 H ₂ O

I dette tilfellet er antall ekvivalenter lik 2 og ikke 3, siden bare 2H ⁺ reagerer . Mens du er i denne andre reaksjonen:

H ₃ PO ₄ + 3KOH => K ₃ PO ₄ + 3H ₂ O

Det anses at normaliteten av H ₃ PO ₄ er tre ganger dens molaritet (N = 3 ∙ M), ettersom denne gang alle dens hydrogenioner reagere.

Av denne grunn er det ikke nok å anta en generell regel for alle syrer, men det må også være kjent nøyaktig hvor mange H ^{+ som} deltar i reaksjonen.

baser

Et veldig lignende tilfelle forekommer med basene. For de følgende tre baser nøytralisert med HCl har vi:

NaOH + HCl => NaCl + H ₂ O

Ba (OH) ₂ + 2HCl => bacl ₂ + 2 H ₂ O

Al (OH) ₃ + 3HCl => AlCl ₃ + 3 H ₂ O

Al (OH) ₃ trenger tre ganger mer syre enn NaOH; det vil si at NaOH trenger bare en tredjedel av mengden tilsatt base for å nøytralisere Al (OH) ₃ .

Derfor er NaOH mer reaktiv, siden den har 1OH (en ekvivalent); Ba (OH) ₂ har 2OH (to ekvivalenter), og Al (OH) ₃ tre ekvivalenter.

Selv om det mangler OH-grupper, er Na ₂ CO ₃ i stand til å akseptere opp til 2H ⁺ , og har derfor to ekvivalenter; men hvis du bare godtar 1H ⁺ , deltar du med et tilsvarende.

I nedbørreaksjoner

Når en kation og anion går sammen for å utfelle i et salt, er antall ekvivalenter for hver lik dens ladning:

Mg ²⁺ + 2 Cl ^- => MgCl ₂

Dermed har Mg ²⁺ to ekvivalenter, mens Cl ^- bare har én. Men hva er normaliteten til MgCl ₂ ? Verdien er relativ, den kan være 1M eller 2 ∙ M, avhengig av om Mg ²⁺ eller Cl ^{- blir vurdert} .

Ved redoksreaksjoner

Antall ekvivalenter for artene som er involvert i redoksreaksjoner er lik antall elektroner som er vunnet eller mistet i løpet av det samme.

3C ₂ O ₄^2- + Cr ₂ O ₇^2- + 14H ⁺ => 2Cr ³⁺ + 6CO ₂ + 7H ₂ O

Hva vil være normaliteten for C ₂ O ₄^2- og Cr ₂ O ₇^2- ? For dette må de delreaksjonene der elektronene deltar som reaktanter eller produkter tas i betraktning:

C ₂ O ₄^2- => 2CO ₂ + 2e ^-

Cr ₂ O ₇² + 14H ⁺ + 6e ^- => 2CR ³⁺ + 7 H ₂ O

Hver C ₂ O ₄^2- frigjør 2 elektroner, og hver Cr ₂ O ₇^2- aksepterer 6 elektroner; og etter balansering er den resulterende kjemiske ligningen den første av de tre.

Normaliteten for C ₂ O ₄^2- er 2 ∙ M og 6 ∙ M for Cr ₂ O ₇^2- (husk, N = nM).

referanser

Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (22. oktober 2018). Hvordan beregne normalitet (kjemi). Gjenopprettet fra: thoughtco.com
Softschools. (2018). Normalitetsformel. Gjenopprettet fra: softschools.com
Harvey D. (26. mai 2016). Normalitet. Kjemi LibreTexts. Gjenopprettet fra: chem.libretexts.org
Lic Pilar Rodríguez M. (2002). Kjemi: første året av diversifisert. Fundación Editorial Salesiana, s 56-58.
Peter J. Mikulecky, Chris Hren. (2018). Undersøkelse av ekvivalenter og normalitet. Kjemi arbeidsbok for dummies. Gjenopprettet fra: dummies.com
Wikipedia. (2018). Ekvivalent konsentrasjon. Gjenopprettet fra: en.wikipedia.org
Normalitet. . Gjenopprettet fra: fakultet.chemeketa.edu
Day, R., & Underwood, A. (1986). Kvantitativ analytisk kjemi (femte utg.). PEARSON Prentice Hall, s. 67, 82.

NORMALITET (KJEMI): HVA DEN BESTÅR AV OG EKSEMPLER - KJEMI - 2026